黄皮精油壳聚糖复合涂膜对番木瓜果实常温贮藏品质及生理的影响

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(海南大学园艺园林学院,海南海口 570228)



钟曼茜,从心黎,张史青,黄绵佳,王龙蓓,陈翠,李远颂*

(海南大学园艺园林学院,海南海口 570228)

以“日升”番木瓜为实验材料,采用黄皮精油-壳聚糖复合涂膜处理果实,通过定期测定常温(25 ℃)贮藏期间番木瓜果实的外观和营养品质等生理指标,探究黄皮精油-壳聚糖复合涂膜对番木瓜的贮藏品质及生理的影响。结果表明,黄皮精油-壳聚糖复合涂膜处理对番木瓜采后具有明显的保鲜作用,能减少果实失重率和硬度的下降,同时能维持可溶性固形物(TSS)和维生素C(VC)含量,抑制相对电导率和丙二醛(MDA)含量的积累,能显著抑制番木瓜果实病情指数上升,延缓果实腐烂,其中以0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油复合涂膜的保鲜效果最好。但壳聚糖单一处理的番木瓜果实的保鲜效果不显著,其失重率和相对电导率在贮藏后期均高于对照。因此,0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油涂膜处理番木瓜能维持果实较好的品质和贮藏性能,延长果实的贮藏时间,可为开发出一种替代化学药剂的安全无毒的生物保鲜方法提供参考。

番木瓜,黄皮精油,壳聚糖,复合涂膜,保鲜

番木瓜(CaricapapayaL.)是果用、药用及菜用兼优的热带亚热带水果,具有较高的营养价值和经济价值。但番木瓜采后较易存在果实水分散失、萎蔫、褐变软化、发病腐烂等问题,造成严重的经济损失[1]。减缓番木瓜采后硬度的下降和提高抗病性是保持番木瓜采后品质的重要途径[2]。随着人们对生态环境及自身健康安全的高度关注,化学合成药剂在果实采后贮藏保鲜中己受到严格限制,因此开发一种安全无毒且高效实用的生物保鲜剂已成为果蔬贮藏保鲜研究的重要方向之一。

壳聚糖(Chitosan,CTS)是近年来公认的具有一定抑菌和保鲜作用的果蔬涂膜保鲜剂[3],具有透气性好、易成膜、安全等特点,能抑制果实呼吸作用,延缓果实生理代谢及营养成分下降,从而延长贮藏保鲜期[4-5]。但壳聚糖的膜成分单一,不能完整覆盖食品且透气性、物理性能和力学性能均不能满足实际要求,因此在壳聚糖成膜物质中添加其他杀菌剂或抗氧化剂等成分改良膜的保鲜性能,使成膜物质对果蔬的贮藏保鲜效果更显著[6-7]。目前,壳聚糖涂膜保鲜剂已在红地球葡萄[8]、圆脆红枣[9]、草莓[4]、杨梅[10]、黄秋葵[11]等多种果蔬的保鲜上得以广泛运用,并取得了较好的保鲜效果。植物精油(Essential oils,EOs)是植物重要的次生代谢物,具有安全、无污染、抗氧化、抑菌防腐等特点,可被作为一种用于果蔬防腐的天然绿色及环境友好型的保鲜剂[12-13]。研究表明,植物精油对蓝莓[14-15]、葡萄[16]、草莓[13]等果蔬具有较显著的保鲜效果。黄皮为芸香科(Rutaceae)黄皮属(ClausenaBurm. f.)植物,是海南普遍存在、非常易得的植物材料。关于黄皮精油在果蔬常温下贮藏保鲜效果的研究未见报道,与壳聚糖复合涂膜处理后的保鲜效果如何有待研究。本实验以“日升”品种番木瓜为实验材料,采用不同浓度的黄皮精油与壳聚糖复配处理探究对番木瓜的保鲜效果,旨在为研究出一种安全无毒的生物保鲜方法提供理论基础和技术依据。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

“日升”番木瓜 于2015年8月14日采自海南省三亚市果园;黄皮叶片 2015年7月14日于海口市黄皮果园采摘成熟黄皮叶片,采用水蒸气蒸馏法提取;壳聚糖(脱乙酰度≥95%) 浙江千裕生物科技有限公司。

BS224S电子分析天平 Sarorius公司;FHM-1硬度计 日本ATGO公司;Spring-20超纯水机 瑞思捷科学仪器有限公司;722可见分光光度计 上海光谱仪器有限公司;G16KP台式高速冷冻离心机 长沙东旺实验仪器有限公司;DDS-11A型电导仪 上海仪电科学仪器股份有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 精油的制备 黄皮叶片清洗晾干后置于烘箱中干燥48 h(45 ℃)后加工成粉末,采用水蒸气蒸馏法提取。将粉末置于1000 mL圆底烧瓶中加入700 mL蒸馏水并充分搅拌,浸泡5 h后在蒸馏装置中进行蒸馏操作,注意浸泡时间不宜过长,以防止黄皮粉末被氧化或滋生霉菌。利用挥发油提取器提取精油,蒸馏时间为4 h,至没有油状物滴出时停止蒸馏,静置片刻,取下冷凝管,扭动精油收集器的阀门收集精油于5 mL离心管中,放置2 min后用移液枪吸取上层淡黄色液体移入棕色瓶中,于冰箱中密封保存,备用[17]。

1.2.2 样品处理 挑选大小和成熟度相对一致,无机械损伤无病虫害的果实进行处理,经预实验得知0.8%壳聚糖+30 μL/L黄皮精油、0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油和0.8%壳聚糖+50 μL/L的黄皮精油-壳聚糖复配液处理番木瓜果实效果较好。先以1.0%冰醋酸作溶剂,配成0.8%的壳聚糖溶液,壳聚糖完全溶解,无分层现象,用0.1 mol/L NaOH调节pH至5.6。再往0.8%的壳聚糖溶液中加入经1.0%吐温-20充分乳化后的黄皮精油,快速搅拌均匀,最终配成0.8%壳聚糖+30 μL/L黄皮精油、0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油、0.8%壳聚糖+50 μL/L黄皮精油复配液。将洗净晾干的番木瓜果实分别用0.8%壳聚糖、0.8%壳聚糖+30 μL/L黄皮精油、0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油、0.8%壳聚糖+50 μL/L黄皮精油复配液涂膜处理,每个果实涂膜1 min,涂膜后自然晾干,同时设置不作任何处理的果实作为对照组。PE保鲜袋装袋后标记并于常温25 ℃条件下贮藏,每处理20个果,重复3次。每个处理随机挑选5个果实,每组重复3次,固定用于失重率和病情指数的测定。

1.2.3 指标测定 果实病情指数测定参照郑永华[18]的方法(按照病斑面积大小分级)。果实硬度使用硬度计测定,每个果实测3个值,平均值为该果实的硬度(kg·cm-2)。失重率采用称重法进行测定,每次测定15个果,取平均值。果皮相对电导率采用电导仪测定。可溶性固形物含量(TSS)利用手持折光仪测定VC含量用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定[19]。丙二醛(MDA)含量用硫代巴比妥酸(TBA)法测定[20]。

1.3数据处理

实验数据使用Excel 2007处理并制图,误差限为不同重复间的标准误。采用SPSS 18.0软件对数据进行逐日的单因素方差分析,以及日期和处理之间的双因素方差分析,以LSD分级法进行差异显著性比较(p<0.05)。

2 结果与讨论

2.1黄皮精油-壳聚糖复配液对番木瓜病情指数的影响

由图1可知,贮藏前6 d,对照的病情指数已达6.67%,而其他处理均未出现腐烂。第7 d时,0.8%壳聚糖+40 μL/L精油和0.8%壳聚糖+50 μL/L黄皮精油复合涂膜仍未出现腐烂现象,而壳聚糖处理和0.8%壳聚糖+30 μL/L黄皮精油复合涂膜的病情指数分别达6.33%和8.67%,对照病情指数已达13.33%。贮藏时间越长,对照病情指数越大,第10 d时,对照的病情指数为56.67%,而0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油复合涂膜病情指数最低,仅为17.78%,两者差异显著(p<0.05)。因此0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油复合涂膜能显著抑制番木瓜果实在贮藏过程中病情指数上升。主要原因可能是黄皮精油成分中含有的大量具有抑菌活性的萜类物质通过破坏导致番木瓜发生腐烂现象的微生物膜结构,使细胞内物质泄漏,刺激细胞自溶,导致细胞形态发生变化,也可能是这些抑菌物质抑制了微生物的呼吸途径,从而影响代谢物质的合成,使微生物不能正常繁殖[21-25],从而抑制果实腐烂,延长贮藏保鲜时间。

图1 黄皮精油-壳聚糖复合涂膜对番木瓜病情指数的影响Fig.1 Effect of Clausena lansium oil and chitosan compound coating on disease index of papaya

2.2黄皮精油-壳聚糖复配液对番木瓜失重率的影响

由图2可知,在贮藏前期,各处理的失重率差别不大,呈缓慢上升趋势。从第7 d开始,0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油复合涂膜的失重率开始低于其他处理,失重率仅为0.74%。到第8 d时,0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油复合涂膜组失重率为0.92%,与对照的失重率1.03%存在显著性差异(p<0.05)。贮藏至9 d时,各处理的失重率存在显著性差异(p<0.05),壳聚糖涂膜的番木瓜失重率最高,为2.04%,其次为对照,失重率达1.50%。而对照比0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油复合涂膜高49.02%。可见一定浓度精油复合液能在一定程度上延缓番木瓜失重率的上升,从而维持较好的贮藏品质。壳聚糖涂膜的番木瓜失重率最高,可能是0.8%壳聚糖处理浓度过低,成膜太薄,导致阻气性不佳,未能在番木瓜果实表面形成致密的膜以抑制果实呼吸作用,而壳聚糖溶液中的水分可通过果实表皮气孔渗透到果实内部加速水分散失、加剧膜系统损伤[26]。

图2 黄皮精油-壳聚糖复合涂膜对番木瓜失重率的影响Fig.2 Effect of Clausena lansium oil and chitosan compound coating on weightlessness rate of papaya

2.3黄皮精油-壳聚糖复配液对番木瓜贮藏品质的影响

硬度是衡量果蔬贮藏品质的重要指标之一,果蔬的风味、腐烂变质等与果实的硬度变化密切相关,可溶性固形物和VC均可作为评价果蔬贮藏品质的重要指标[26]。从图3(a)可知,番木瓜果实硬度在贮藏期间逐渐下降。贮藏前5 d,各处理的硬度下降缓慢,随后对照的硬度下降迅速,显著低于其他各处理(p<0.05)。到第10 d时,0.8%壳聚糖+40 μL/L精油复合涂膜硬度为0.585 kg·cm-2,比对照高32.95%,0.8%壳聚糖+30 μL/L精油和0.8%壳聚糖+50 μL/L的黄皮精油复合涂膜差异不大。番木瓜可溶性固形物含量整体呈先上升后下降的趋势(图3b)。在第10 d时,对照组的含量为7.5%,显著低于其他各处理组(p<0.05),0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油复合涂膜处理的含量较高,为10.73%。由图3(c)可知,VC含量在贮藏期间先上升后下降。贮藏前5 d含量变化不大,随后迅速上升,至7 d时各处理均达到峰值后迅速下降。到第10 d时,0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油和0.8%壳聚糖+50 μL/L黄皮精油的复合涂膜组VC含量分别为40.80%和43.20%,均显著高于其他处理(p<0.05),这表明0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油和0.8%壳聚糖+50 μL/L黄皮精油的复合涂膜均有利于果实的贮藏保鲜。可见,黄皮精油与壳聚糖的复配液能较好的维持番木瓜的贮藏品质,这可能与壳聚糖和精油复配抑制了果实的呼吸作用有关[28-29],复配液在果蔬表面形成均匀且致密的可食性半透膜,能一定程度上减少果蔬氧的供给,从而抑制果蔬的呼吸作用、降低能量和营养成分的消耗[30]。

图3 黄皮精油-壳聚糖复合涂膜对番木瓜硬度(a)、可溶性固形物(b)和VC含量(c)的影响Fig.3 Effect of Clausena lansium oil and chitosan compound coating on hardness(a), soluble soild(b)vitamin C(c)of papaya

2.4黄皮精油-壳聚糖复配液对番木瓜相对电导率的影响

番木瓜果实的相对电导率在贮藏期间虽有小波动但整体呈逐渐上升趋势,反映了组织细胞膜的通透性在贮藏过程中不断增大,衰老程度不断加剧(图4)。在贮藏过程中,壳聚糖处理和复合涂膜处理均抑制了相对电导率的上升。在贮藏前9 d各处理的相对电导率差异不大,贮藏至10 d时,相对电导率急速上升,壳聚糖处理的相对电导率为41.80%,上升速度最快,而0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油的复合涂膜处理电导率最低,结果表明0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油的复合涂膜处理能显著抑制相对电导率的上升,降低果实膜透性,提高果实耐贮性。这可能是因为黄皮精油中的多酚物质破坏细胞膜结构,增加膜透性,使细胞内物质泄漏[13]。

表1 不同处理和贮藏时间的p值显著性分析Table 1 p-values of multifactor ANOVA analysis for treatments and storage days

注:*表示p<0.05。仅为28.09%,比对照低32.82%,且显著低于其他各处理(p<0.05)。

图4 黄皮精油-壳聚糖复合涂膜对番木瓜相对电导率的影响Fig.4 Effect of Clausena lansium oil and chitosan compound coating on conductivity rate of papaya

2.5黄皮精油-壳聚糖复配液对番木瓜丙二醛的影响

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化最重要的产物之一,能加剧膜的损伤,因此可通过MDA了解膜脂过氧化的程度,也能间接反映膜系统受损程度。由图5可知,各处理的MDA含量随贮藏时间的延长而不断上升。贮藏至6 d,壳聚糖和对照的MDA含量均高于复合涂膜处理且存在显著性差异(p<0.05),说明复合涂膜能在一定程度上抑制MDA含量的积累。在贮藏7 d后,对照始终高于各处理,且0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油复合涂膜处理的MDA含量显著低于其他各处理(p<0.05)。因此在贮藏过程中,0.8%壳聚糖+40 μL/L黄皮精油复合涂膜可明显延缓MDA含量的积累,延缓果实的衰老。这与徐娜婷[31]、李鹏霞[32]研究植物精油对采后水果MDA含量的影响结果类似。

图5 黄皮精油-壳聚糖复合涂膜对番木瓜MDA含量的影响Fig.5 Effect of Clausena lansium oil and chitosan compound coating on MDA of papaya

2.6不同处理和贮藏时间的双因素方差分析

采后果蔬的品质和生理特性会在贮藏过程中随贮藏时间的延长而发生变化,不同精油壳聚糖复合处理的保鲜效果也会随之改变。为了厘清处理与贮藏时间的相互变化,更为全面地确定精油与壳聚糖复合液的保鲜效果,进行了基于时间序列的双因素方差分析,其差异显著性如表1所示。可以看出,番木瓜各项贮藏品质及生理指标均随时间变化呈显著变化(p<0.05),不同处理间的各项指标也存在显著差异(p<0.05),这表明黄皮精油-壳聚糖复合涂膜处理的保鲜效果明显。除失重率、硬度和相对电导率外,其他指标的处理与时间相互影响均存在显著性差异(p<0.05),这进一步表明随着贮藏时间的延长,黄皮精油-壳聚糖复合涂膜处理的保鲜效果仍然存在并发挥作用,上文中逐日数据的分析也证明了这一点。对于失重率、硬度和相对电导率,虽然逐日数据中某些时间点不同处理之间存在显著差异,但随着贮藏天数延长同一处理的数值呈较大幅度波动,因此处理与时间不存在显著的交互影响,这也说明精油-壳聚糖复合涂膜在这三项指标的保鲜效果上具有一定的不稳定性。但综合而言,黄皮精油-壳聚糖复合涂膜处理对番木瓜采后具有显著的保鲜效果,且随着贮藏天数的延长仍能保持较好的品质。

3 结论

黄皮精油-壳聚糖复合涂膜番木瓜可显著抑制果实病情指数的上升,延缓果实腐烂,也能显著减少番木瓜在贮藏过程中的失重率、可溶性固形物、维生素C含量的降低以及相对电导率和丙二醛的增加,其中以0.8%壳聚糖+40 μL/L的黄皮精油-壳聚糖处理效果最好。0.8%壳聚糖单一处理番木瓜的保鲜效果不佳,黄皮精油和壳聚糖协同作用于果实的保鲜效果更显著。由于植物精油具安全和无残留等特点,而黄皮是中国热带地区普遍存在、非常易得的植物材料,因此在番木瓜果实的保鲜上具较好的应用前景。

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EffectofClausenalansiumoilandchitosancompoundcoatingonphysiologyandqualityofpapayafruitsatambienttemperature

ZHONGMan-xi,CONGXin-li,ZHANGShi-qing,HUANGMian-jia,WANGLong-bei,CHENCui,LIYuan-song*

(College of Horticulture and Landscape Architecture,Hainan University,Haikou 570228,China)

In this research,the fresh-keeping effect ofClausenalansiumoil and chitosan compound coating on the papaya fruits(Risheng variety)(CaricapapayaL.)at ambient temperature(25 ℃)were investigated. The appearance feature and nutrition quality changes of fruits were monitored periodically during storage. Results showed that theClausenalansiumoil and chitosan compound coating had significant preservation effects.With the application ofClausenalansiumoil and chitosan compound coating,the decrease of total soluble solids(TSS)of papaya fruits was delayed,hardness,weightlessness,vitamin C(VC)and moisture in fruit tissue maintained normal during a longer time,and the increase of malondiadehyde(MDA)content and relative conductance were significantly inhibited,of which 0.8% chitosan and 40 μL/LClausenalansiumoil compound coating was the best. But chitosan coating had no significant preservation effects,of which hardness and relative conductance were higher than the control group during the later stage of storage. Thus,0.8% chitosan and 40 μL/LClausenalansiumoil compound coating could maintain higher storage quality and extend the storage time of papaya fruits at ambient temperature,which could be used as a safe,non-toxic,biological preservation method to alternate to chemicals.

papaya fruits;Clausenalansiumoil;chitosan;compound coating;fresh-keeping

2016-11-23

钟曼茜(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：园艺产品贮藏与加工，E-mail：zmanxi0108@163.com。

*通讯作者:李远颂(1979-)，男，硕士，讲师，研究方向：园艺产品贮藏与加工，E-mail：hiyuansong@163.com。

海南省重点研发计划项目(ZDYF2016090)。

TS255.3

:A

:1002-0306(2017)12-0297-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.12.054